[发明专利]基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备

说明书

本发明提供了一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，涉及立体显示技术领域。头戴式显示设备包括：显示屏和设置在显示屏前方相对人眼侧的液晶透镜阵列，所述液晶透镜阵列包括若干个液晶透镜，所述若干个液晶透镜呈M行×N列排布，所述液晶透镜包括相对设置的第一玻璃基板和第二玻璃基板，所述第一玻璃基板上涂镀有平面电极，所述第二玻璃基板上涂镀有n个呈同心环状设置的环形电极，在第一玻璃基板与第二玻璃基板之间填有液晶。本发明采用液晶透镜阵列中的每个液晶透镜均是可调的，这样能够实现显示屏的区域及整体均可调，并可以分区域地进行2D或3D的显示，且清晰度可调，可根据不同显示内容进行场景的动态缩放、且能实现人眼主动选择对焦。

技术领域

本发明涉及立体显示技术领域，特别是涉及一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备。

背景技术

头戴式3D显示设备具有良好的便携性，无论是在生活娱乐，还是在医学工业领域都具有不可取代的作用。头戴式3D显示设备可以随时随地享受3D视频和游戏娱乐，可以在工作中让工程师看见建筑图纸，维修人员则能看到安装指南。医生在动手术时能看到病人的主要器官、核磁共振、X射线扫描图。因此开发头戴式集成成像3D显示设备具有很实用的价值。

目前主流的头戴式虚拟现实(VR)显示设备，通过在左眼和右眼显示两幅具有视差的图像，人的左眼看到左视点图像，右眼看到右视点图像，然后在人脑合成，使人能够感受到立体的三维图像，达到3D显示的效果。这种视差法设计的显示设备所呈现的3D图像并不是真实的3D图像，而是通过对大脑的“欺骗”来实现3D显示。长时间的观看会使人因两眼集合和焦点调节不一致而产生视觉疲劳，甚至会使人出现眩晕恶心的症状。

在现有的头戴式虚拟现实(VR)显示设备，所采用的液晶透镜，多维整块透镜，其只能够实现整体调节，而无法实现对显示屏的区域部分可调。另外，目前的液晶透镜结构能够提供给用户的视野比较狭窄，用户只能在较小的角度内进行观看，这样的话，时间一长，用户就容易产生眼胀或眼部疲劳等不适症状。

同时，不同视力的用户，佩戴VR显示设备时，看到的画面会有所差异。同一个画面，视力正常的用户观看时非常清晰，而近视或远视的用户观看时会比较模糊，而且不同程度近视或远视的用户看到的画面效果也会有一定的差异，这会使得用户在观看过程中，无法找到合适的观看点或者有眩晕的感觉，从而影响到整体体验，这是VR显示设备实现大众化的另一个难点。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，其能够实现2D画面与3D画面间的切换，可实现整体或者区域显示，并能够适用于不同视力的使用者，使得用户获得清晰地视觉体验。

特别地，本发明提供了一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，包括：显示屏和设置在显示屏前方相对人眼侧的液晶透镜阵列，所述液晶透镜阵列包括若干个液晶透镜，所述若干个液晶透镜呈M行×N列排布，所述液晶透镜包括相对设置的第一玻璃基板和第二玻璃基板，所述第一玻璃基板上涂镀有平面电极，所述第二玻璃基板上涂镀有n个呈同心环状设置的环形电极，在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间填有液晶。

进一步地，在所述第二玻璃基板上所涂镀的呈同心环状设置的所述n个环形电极的中心处还涂镀有直条形电极，所述液晶透镜在所述平面电极、所述n个环形电极和所述直条形电极均通电后形成圆形水滴状的透镜镜面。

进一步地，所述直条形电极向所述可控液晶透镜外延伸且不与所述至少两个环形电极相交。

进一步地，所述n个环形电极与所述直条形电极分别与一独立的驱动电压相连。

进一步地，所述n个环形电极与所述直条形电极的驱动电压由中心的所述直条形电极向所述液晶透镜的边界逐渐递减。

进一步地，所述各驱动电压彼此独立，且电压可调。